11011掘进工作面水文地质情况分析报告和水害防治措施

禹州神火龙源矿业有限公司11011工作面水文地质情况分析报告及水害防治方法一、工作面概述1、工作面地面位置有第四界复盖的大地的张曼村西南部的农田需要工作的地形比较平坦，设计道路的最低部分和地表间距为167米。2、地下位置和邻近提取情况11011工作面北是西高村1矿，2矿goaf，南是本矿11031工作面(未开采)，西是11矿区轨道，带上山，东是雷区边界。3、道路布局11011风电车道项目359m，原11011工作面2车道，沿2 1点钟屋顶通过方位角74隧道和11011切口开放工作面。道路由西向东上升到2-4。11011期巷道397m，原11011工作面2车道以下开放工作面，沿2 1煤层顶板进行方位角74掘进和11011切割。道路由西向东上升到2-4。11011切割项目83m，最初在11011风道上打开的工作面，沿2 1缝屋顶的方位角164隧道和11011 wine车道。道路由西向东15-17下坡。二、地质结构1、工作面主要是具有白云母和黄铁矿结核的中间细长石石英砂岩，沿2-1煤层开挖。厚度约为25米，局部夹2 3煤，厚度(0-0.2米)。2.1煤层底板为深灰色砂岩、泥岩和灰色细砂岩或粉砂岩。细砂岩，包括小白云母和碳质、菱系结核、不规则泥带、波状、透镜状、槽状层，平均厚度5米。煤(岩)层坡度15 17，平均16。2、据矿山地质报告，结合附近道路实际施工暴露情况分析，预计工作面的掘进范围没有缺陷，工作面局部底板有一些褶皱。三、水文地质情况1、地表水本工作面位于补给出水口。此louhe在工作面上部流动，河流流量随季节变化介于0.145 0.992m3/s之间。由于水渗透到深处，煤层屋顶因厚砂岩和泥岩挡墙，地表水可能对掘进产生弱影响。2、小窑、古空、采空区水根据过去的调查资料和工作面的地球物理勘探报告，在工作隧道过程中，要沿着旧道路走，可能会有一些积水。工作面北面是西高一村二矿。由于该开采产生的顶板沉降及裂缝，局部顶板砂裂缝通过旧巷渗透到工作面，对工作面开挖工程有一定的影响。3、其他没有疏水钻孔、暗河、洞穴、导水陷落柱，不接近有积水的泥浆区。4、主要含水层、防水层1)主要含水层(1)寒武纪石灰岩岩溶裂隙压力含水层据2018年7月矿山竣工的地下寒武纪石灰岩含水层观测站(3#洞)、寒武纪石灰岩水位36.5米、渗透系数0.142567 m/d、单位流入0.0231 L/(sm)的数据显示，目前该水位下降到3.5米。据估计，与勘探期间相比，该含水层属于水丰富、水丰富的含水层，但在生产过程中，该含水层仍应主要防止通过断层、移动裂缝等流入矿山。(2)太原组下灰岩岩溶裂隙压力含水层组太原组下部的L1 l4石灰岩构成，厚度为12.67 27.18米，一般约13米。L1和L2岩溶裂隙发育不良，很不均匀。在矿区北部的露头区直接接收大气降水和第四期潜水补给，距离21煤层44.21 76.33米，可为2 1煤层底板间接充填含水层。(3)太原组上灰岩岩溶裂隙压力含水层组太原组上部L10 l7石灰岩构成，厚度4.10 15.62米，平均9.34米。其中L7石灰岩层稳定，厚度为0.90 6.50m是。L8，L9石灰岩经常合并成一层。如图7.2-1所示，矿山西北角石灰岩厚度超过8米，占地约5%，其余小于8米。0534孔泵送测试，水位+157.16m，深度25.16m，流入0.0986L/s，最大单位流入0.00392 L/(sm)，渗透系数0.0120m/d；从2003年到2007年，根据该矿巷道底部的3个突水点，水量均低于20m3/h。上述信息均表明太原组上层含水层的水量丰富程度较弱。这个含水层将2，1煤层底部的水直接装满含水层，通常对2，1煤层矿井的安全没有太大威胁。据隆元矿业2018年7月竣工的地下太原市上石灰岩含水层观测区(1#洞)表示，该洞是太原组上石灰岩没有水的情况下暴露出来的。但是太原集团上部石灰岩含水层为第一煤层的直接充水含水层在生产过程中观察了该含水层的水位变化，主要应防止该含水层通过断层、开采裂缝等进入矿山。(4)第一煤层顶板砂岩裂缝限制含水层。主要由中粗颗粒由砂岩、香煤砂岩和砂锅砂岩组成，层位稳定。厚度12.27 58.22米，平均34.68米，矿区西部厚度45米以上，占总矿区面积的10%左右，中等厚度相对小于25米，占总矿区面积的50%左右。大砂岩厚度9.9830.22m，2 1煤层的直接顶板。区域内0482、0514、0542三个孔，该段的循环流体泄漏大于1m3/h，其他钻孔小于1m3/h。0.00222至0.0122l/(sm)，渗透系数0.00382至0.017m/d，水温21，水化学类型HCO 3-camg，HCO 3-ca (k na)主要接受大气降水和第四纪潜水补给，为第一煤层上层直接充填含水层，在浅部开采煤层时形成矿井进水的主要部分。由于丰富的水弱，在没有强大的含水层补给的情况下，一般不会对开采第一煤层的矿山安全构成威胁。(5)二叠纪下石箱组砂岩裂缝压力含水层该组地层中粗砂岩构成，厚度大，但裂缝一般不发达。0.0016至0.0036l/(sm)，渗透系数0.00994至0.0243m/d，水位级别136.43至236.75m，富含水的裂缝含水层。(6)第四系潜水含水层由沙砾、碎石组成，厚度为0 17.25米，一般为5.6 8.4米，分布面积大。其中矿山西北二叠江两侧呈带状分布，厚度大。单位流入0.0167L/(sm)，渗透系数0.18m/d，水位水平+188.22m .为富水弱的中间孔隙进行含水层潜水。第四系潜水含水层水质良好，水化学类型为HCO3-Ca、HCO3SO4-Ca，盐分为0.152 1.126g/l，由大气降水直接供给。对浅2.1煤层开采有一定影响，对本工作面影响不大。2)隔水层(1)本溪地层铝泥防水层石炭系本溪组铝泥岩，厚度4.30 18.36米，平均9.80米，一般6.5 14.0米。沉积层稳定，对寒武纪石灰岩数有一定的堵水效果。但是，对于厚度弱的丹娜、断层破坏等，将失去堵水效果。(2)太原组中央砂岩区防水层主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，平均厚度为17.72米。其中泥质岩石所占的比例较大。层位稳定，堵水性能好，能有效切断太原集团上下石灰岩含水层之间的水力联系。(3) 21煤层底板防水层2.1煤层底板到L10灰岩是泥岩、砂岩和粉土或中间粗砂岩的互层。层稳定，厚度7.12 30.47米，一般20米左右，防止2 1煤层底板水在自然条件下流入矿山。(4)二叠纪地层的泥岩和粉土二叠纪地层包含大量的泥岩、砂岩、实事求是岩，厚度大，层位稳定，能有效地切断砂岩裂缝间的水力关系，对第一煤层开采非常有利。四、工作面充水因素分析1、充水水源利用11011工作面挖掘煤层，上面存在多个隔水层，地表水、大气降水对矿山影响不大，地下水主要为矿山供水。影响工作面开挖的含水层主要是2.1煤层上层砂岩裂缝含水层，太原市岩溶裂隙含水层。寒武纪岩溶水的水压较低，正常情况下，寒武纪含水层对这个工作面影响不大。11011风，飞机向东滚动，可以穿过旧胡同，受到老空水的影响。2.1煤层屋顶为中砂岩，厚度约25米，为软弱含水层，掘进过程中有跌落、水淹现象，水量为1 5米/h，随着采矿过程中顶板的下降，水量会随增长趋势而变化。特别是上述旧道路的移动，静态水是该工作面的主要供水源。2、充水通道充水通道主要有两种类型：渗透通道和崩塌通道。(1)渗透通道：水源以小流量进入工作面的通道，主要指小裂缝，通过渗透通道的水量一般较小。通过渗透通道的水大部分是通过被水湿透、滴水的方式进入工作面的。2.1煤层的顶板砂岩热水以这种方式进入工作面，预计顶板将浸出1 5m/h。(2)崩塌性通道：水进入工作面的通道，主要指破碎地区的结构，高水压导致煤层底板隆起的裂缝等宽裂缝。通过坍塌通道的水量一般比较大，主要流入一侧。2.1煤层底板岩溶裂隙水主要通过崩塌性通道进入工作面。当然，渗透通道也有可能发展成崩溃通道。在滚工作面的过程中，如果在采矿地区或旧胡同里管理不当，就会发生大的突水事故。五、工作面突水风险分析据水文地质情况分析，在掘进过程中，太原组上、下石灰岩含水层不会发生突水事故，区域道路顶板将受到下降、下沉的影响。寒武纪石灰岩的显着风险分析：1、安全屏障厚度计算-100轨道2车道水文观测孔的当前水位-1.5米，基于水文观测孔数据和区域内水文地质数据的综合分析，11011车道最低海拔-18米，冷料水压约0.16MPa，预测11011工作面2煤层底板防水层的冷料水压约0.92Mpa。安全屏障厚度根据煤矿防治水规定的附录4公式(4-1)计算。T=l ( 2 L2 8kpp) 1/2- l/4kpt型安全屏障厚度；P-地板挡墙施加的水头压力，最大值为0.92Mpa；L-道路宽度；实际道路宽度4米破坏影响皮带宽度(建议一侧0.5米，两侧1米)5米；-中度和中度，最小的泥岩中度0.026MN/m3。Kp-地板挡墙的平均抗拉强度，沿2 1煤地板掘进时为0.80.9MPa。最小值为0.8MPa使用。-设计道路安全防水层厚度计算：T=l ( 2 L2 8kpp) 1/2- l/4kp=5(0.026252 80 . 80 . 92)1/2-0.0265(50.8)1.84 (m)2、选择实际挡墙厚度综合对比分析钻孔暴露资料，从寒武纪石灰岩上边界判断2 1煤层底板约79米。太原市层的铝土质泥岩水分屏障厚度小，完整性和连续性差，经常失去水分屏障性能，韩宰与太原市层下部L1 L3含水层导电，其他石灰岩部分易发生岩溶开发，因此，岩石强度比系数工作面地面到冷灰色含水层的实际水分屏障厚度t应采取工作面地面到冷灰色含水层的等效屏障厚度36米。3、工作面突水危险性分析1)掘进巷道冷灰水突水危险性分析经过计算和比较分析，设计工作面的高程大部分超过了冷灰色水位，设计道路的实际挡墙厚度大于安全屏障厚度。在搞好老空水管理的前提下，隧道施工过程中寒武纪石灰岩突水的可能性不大，但不排除断层或裂缝发育地区突水的可能性。2)工作面突水风险分析突水系数根据煤矿防治水细则附录5公式(包括5-2)计算。T=P/M中间P-地板隔膜施加的水头压力，最大值为0.92MPa；M-底防水层厚度，2 1煤层底板-冷灰色距离76米-该地区工作面修复底板破坏深度18米的差距58米。11011工作面突水系数如下：T=P/M=0.92/580.016 (MPa/m)设计面的高度大部分是在汉灰色水位以上计算和比较分析的。该工作面的突水系数比突水阈值0.06MPa/m小得多，以防止陈旧的降水为前提，工作面突水的可能性不大，但不排除接近断层或裂缝发生部位的突水可能性。6、工作面流入预算根据矿井涌水量的变化规律，采用11011工作面的涌水量预算选择比较公式计算比较合适，并与目前生产面的实际倍数为11011工作面的设计流入进行比较，对工作面的正常流入，确定使用当前生产工作的正常倍数单独计算。预算工作面的正常流入量根据以下公式计算：Q=Q1 (1)中间：q，Q1-预算工作面的正常流入量和当前生产面的正常倍数(m3/h)s，S1 减少设计工作面的水位，减少当前生产面的水位(m)f，F1-设计工作平面面积和当前生产具有goaf。本区附近的矿山均以上游水为主，尚未发生底水。参数选择：目前11051工作面正常排水量Q1=6m/h，最深车道水平-120m，设计11011工作面采矿水平为-15m，停止水位为顶，底含水层水位平均值为176.08m，获得数S=191.08m涌水量预算结果：公式(1)中以上选择的参数为龙源煤矿正常涌水量12.8 m3/h；据当地数据显示，矿井最大涌水量是正常值的2倍，矿井最大涌水量为25.6m3/h。11011工作面的正常流入Q=Q1 Q=Q1=60 . 82 . 67=12.8 m3/h/h11011工作面最大流入量qax=2q=24.3=25.6m3/h7、水损害的防治措施根据上述水文地质条件分析，为消除掘进、采矿中11001工作面遭受的水害威胁，提出了以下水质预防措施。1、坚持水文损害预测制度，遇到水文地质异常情况，必须及时提出临时预测。2、施工过程中产生的顶板浸水影响正常生产的话，必须停止掘进，缓解自然压力，确保安全，以后才能开挖。3、施工组应在11011工作面的旧空地上不间断地排放积水。4、施工过程中发现异常时，施工组应根据现场实际情况，必要时撤出受水灾威胁地区的所有人员，查明原因，以后才能隧道施工，立即向矿调整室报告。5、在隧道施工过程中，建设